• 청정기술
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• 제24권2호
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• pp.119-126
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• 2018

This study introduced a treatment process that was developed to treat Indonesian low-rank coal with high-ash content, which has the same characteristics as residual coal from the biosolubilization process. The treatment process includes separation of ash, solid-liquid separation, pelletizing, and drying. To reduce the ash content, flotation was performed using 4-methyl-2-pentanol (MIBC) as frother, and kerosene, waste oil, and cashew nut shell liquid (CNSL) as collectors. The increasing amount of collector had an effect on combustible coal recovery and ash reduction. After flotation, a filter press, extruder, and an oven drier were used to make a dried coal pellet. Then another coal pellet was made using asphalt as a binder. The compressive strength and friability of the coal pellets were tested and compared.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.721-728
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• 2017

In this work, an one-dimensional analysis on spontaneous combustion in a coal stockpile was conducted using a commercial software $gPROMS^{(R)}$ based on assumption suggested by Arioy and Akgun. According to them, it is assumed that there is temperature difference between the surface of coal particle and the gas surrounded around the particle, and it is also assumed that the velocity of the gas is constant and thus oxygen is fed to the stockpile with same velocity. The higher temperature zone is formed to the surface of the coal stockpile at the initial phase and it became deepen as time is taken. Finally it was found that the temperature difference between coal particle and the gas was calculated as $57^{\circ}C$ and spontaneous combustion have not been occurred during 6 months since coal was piled in the stock.

• 청정기술
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• 제22권4호
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• pp.299-307
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• 2016

These days, coal is one of the most important energy resources used for transportation, industry, and electricity. There are two types of coal: high-rank and low-rank. Low-rank coal has a low calorific value and contains large amounts of useless moisture. The quality of low-rank coal can be increased by simple drying technology and it needs to be stabilized by hydrocarbons (e.g. palm acid oil, PAO) to prevent spontaneous combustion and moisture re-adsorption. Spontaneous combustion becomes a major problem during coal mining, storage, and transportation. It can involve the loss of life, property, and economic value; reduce the quality of the coal; and increase greenhouse gas emissions. Besides spontaneous combustion, moisture re-adsorption also leads to a decrease in quality of the coal due to its lower heating value. In this work, PAO was used for additive to stabilize the upgraded coal. The objectives of the experiments were to determine the stabilization characteristic of coal by analyzing the behavior of upgraded coal by drying and PAO addition regarding crossing-point temperature of coal, the moisture behavior of briquette coal, and thermal decomposition behavior of coal.

• 청정기술
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• 제19권4호
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• pp.469-475
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• 2013

본 연구에서는 팜 잔사유를 이용하여 고품위화된 저등급 석탄의 건조 안정화 특성을 알아보았다. 인도네시아 저등급 석탄인 에코탄을 사용하였고, 팜지방산증류물(palm fatty acid distillate, PFAD)을 혼합시킨 후 $107^{\circ}C$ 질소분위기에서 건조하였으며 그 후에 안정화 특성을 평가하였다. 교차점온도(crossing-point temperature, CPT) 측정을 통해 자연발화 경향을 확인하였으며, 저온산화 실험을 통해 $CO_2$, CO 가스 배출량은 건조석탄보다 고품위 석탄이 감소하는 것을 확인하였다. 수분 재흡착 실험을 통해 고품위 석탄이 대기방치와 항온항습 분위기에서 수분 재흡착이 줄어드는 것을 확인하였다. 고품위화된 석탄은 PFAD의 표면코팅을 통해 안정화 되며, 함량이 증가할수록 안정화도가 높아졌다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.443-450
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• 2008

고유가 대응방안으로 저등급 석탄의 효과적인 활용기술에 대해 고찰하였다. 현재 산업체에서 사용하는 석탄 중에 갈탄과 아역청탄이 저등급 석탄에 속하며 매장량이 풍부하고 세계적으로 고르게 분포되어 있지만 높은 수분 함량과 자연발화 가능성으로 인해 활용이 많이 되지 않고 있다. 본 논문에서는 저등급 석탄으로부터 화학적 정제기술을 이용하여 초청정석탄을 제조하는 기술에 대하여 고찰하였다. 회분 제거기술인 UCC 공정과 가연성분 추출기술인 Hyper Coal 공정을 비교하였다. 회분 제거기술인 UCC(Ultra Clean Coal) 공정은 Hyper Coal 공정에 비해 단순하다는 장점이 있지만 생성물의 회분 농도가 0.1% 이상으로 높다. 가연성분 추출 기술인 Hyper Coal 공정은 용매추출과 이온제거공정 등 구성은 복잡하지만 회분이 200ppm 이하로 생성된다. 초청정석탄은 오일과 동일 등급의 초 청정연료로써 산업용 석유를 대체하고 장기적으로는 IGCC와 IGFC, 그리고 차세대 고도연소기술의 연료로 활용될 수 있을 것이다.

• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.1-6
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• 2014

저등급석탄을 효율적으로 활용하기 위한 고품위화 기술에 대한 연구를 수행하였다. 저등급석탄을 건조시켜 고발열량 석탄으로 제조하는 과정에서 자연발화에 대한 안정화를 위해 중질유를 분무 코팅하는 방법을 적용하였다. 수분 30wt% 이상의 저등급석탄을 고품위화하여 6,000 kcal/kg 이상의 고발열량 석탄을 제조하였으며, 중질유 분무 코팅을 통해 자연발화에 대한 안정성을 확인하였다. 중질유 분무 코팅의 방법은 석탄을 건조시킨 후 분무 코팅하는 것이 가장 적절한 것으로 나타났으며, 자연발화에 대한 충분한 안정성을 갖기 위해서는 중질유를 2wt% 이상 석탄 표면에 흡착시켜야 하는 것으로 나타 났다.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.218-225
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• 2014

석탄의 가스화는 촉매 도입 시 온순 조건에서 가능하나, 석탄 내 회분에 의한 비활성화에 의해 반복적인 촉매 활용이 힘들다. 이에 본 연구에서는 삼화 원탄에서 회분을 제거하여 삼화 무회분탄(ash-free coal, AFC)을 제조한 후 가스화 반응성을 원탄과 비교하여 알아보았다. 우선 원탄을 대상으로 고정층 반응기에서 수증기 공급량, 공간 속도(space velocity), 온도 및 촉매를 변수로서 가스화 조건을 결정하였다. 고체상 혼합법으로 다양한 촉매 도입 시, 유동성을 갖는 $K_2CO_3$가 가장 높은 활성을 보였다. 무회분탄은 원탄보다 낮은 반응성을 보였으며, 이는 용매(1-methylnaphthalene, 1-MN)를 이용한 고온 추출 및 건조 공정 중에 소모된 산소 기능기 함량과 증가된 탄화도(carbonization)에 기인한다. $K_2CO_3$ 가 혼합된 무회분탄의 반응성은 급격히 증가하여 낮은 온도 ($700^{\circ}C$)에서도 높은 전환율을 보였다. 이때 $H_2/CO$와 $CO_2/CO$ 비율도 증가하는데, 이는 촉매에 의해 수성가스전환(water-gas shift) 반응이 활성화됨에 기인한다. 본 연구에서는 무회분탄의 저온 촉매 가스화 반응을 통해 석탄 가스화 공정의 경제성이 개선될 수 있음을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권2호
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• pp.129-139
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• 2010

석탄으로부터 수소, 일산화탄소 등의 가스 연료를 생산하기 위하여 개발된 석탄 가스화 공정은 이산화탄소 저장, 환경 유해 물질 저감 등의 우수성으로 인하여 최근 세계 각국에서 앞다투어 개발에 나서고 있다. $75{\mu}m$ 이하의 미분탄을 이용하는 분류층 가스화 공정은 용량의 대형화가 쉽고, 에너지 전환 효율이 우수하여 석탄가스화복합발전(IGCC) 등에 널리 이용되고 있다. 특히 석탄슬러리를 원료로 사용하는 습식 분류층 가스화 공정은 기술적으로 성숙되어 가장 많이 보급되고 있다. 본 논문에서는 습식 분류층 가스화 공정을 이루는 석탄전처리, 버너, 가스화기, 슬래그용융, 가스화 운전 특성과 설계 및 해석을 위한 수치모사 등의 요소기술 개발 현황을 고찰하였다. 습식 석탄가스화는 IGCC 플랜트에서 뿐만 아니라 합성석유, SNG, 화학원료 제조용으로 활용될 수 있으며 융합 공정, 연료 다변화 등에 대응하기 위하여 요소기술별 추가적인 기술개발이 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권1호
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• pp.106-111
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• 2012

5 kg/hr 벤치규모 기류건조기를 이용한 고수분 석탄의 건조 특성을 알아보았다. 도착시료 기준으로 원료 석탄의 수분 함량 및 발열량은 각각 29.74 wt%, 4,270 kcal/kg이다. 가스유입온도 및 가스유입속도는 각각 $400{\sim}600^{\circ}C$ 및 10~20 m/sec이다. 원료 석탄의 입자크기는 $100{\sim}2,000{\mu}m$로 분쇄 및 분급하였다. 원료석탄의 수분제거율은 가스유입온도는 증가하고 가스유입속도는 감소할수록 급격하게 증가하였다. 건조석탄의 발열량은 5,100~5,900 kcal/kg으로 증가하였다. 기류건조를 통한 고수분 석탄 표면에서의 발생하는 화학적인 변화를 알아보기 위하여 FT-IR 스펙트럼 분석을 실시하였다. 그 결과 하이드록실, 카르복실 및 카보닐 피크에서 주요한 변화가 일어나는 것을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권3호
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• pp.449-454
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• 2012

본 연구에서는 석탄의 연화온도보다 낮은 온도에서의 무회분 석탄 제조공정인 온순조건 용매추출 공정의 경제성을 분석하였다. 이를 위해 인도네시아 석탄 산지에 6,000 톤/일 규모의 온순조건 용매추출 플랜트를 건설하는 것으로 가정하였으며, 이 설비에 대하여 $96백만의 투자비용과, 내용년수 15년에 대한 IRR, B/C ratio, NPV, DPP를 계산하였다. 계산 결과 이 플랜트의 IRR은 31%, NPV는 $87백만, B/C ratio는 1.08, DPP는 3.9년인 것으로 계산되었으며, 이를 통해 석탄의 온순조건 용매추출 플랜트는 충분한 경제성이 있는 것으로 판단하였다. 민감도 분석 결과 무회분 석탄의 판매가격보다는 원료탄의 구입가격과 고품위 잔탄의 판매가격이 온순조건 용매추출 플랜트의 경제성을 크게 좌우하였다.